Госкорпорация «Росатом» в 2021 г. начала в Томской области строительство реакторной установки на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Почему этот проект является демонстрацией возможностей замкнутого ядерного топливного цикла? Когда эта технология может получить коммерческое применение? И есть ли будущее у ториевых реакторов?

На эти вопросы в интервью «Глобальной энергии» ответил Георгий Валентинович Тихомиров, заместитель директора Института ядерной физики и технологий Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», один из авторов третьего доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет».

— Георгий Валентинович, где, как не здесь, нам обсуждать перспективы развития ядерной отрасли. А говорить мы сегодня будем о такой многообещающей технологии, как замкнутый ядерный топливный цикл. Что это такое?
— Замкнутый ядерный топливный цикл — это очень важный шаг в развитии атомной энергетики. Это когда мы перерабатываем топливо и повторно его используем. При этом без замкнутого ядерного топливного цикла у атомной энергетики, к сожалению, нет далекого большого будущего. Потому что те ядерные реакторы, которые сегодня работают и составляют подавляющее большинство, — это реакторы на тепловых нейтронах, и они могут использовать только 1% урана, который есть в природе, и их топливная база ограничена. А замкнутый ядерный топливный цикл открывает доступ к остальным 99% энергии, которая заключена в уране, и этот ресурс фактически безграничен.

— Как вы считаете, есть ли возможность полного перехода на замкнутый цикл в России, и, если смотреть шире, во всем мире?
— Я думаю, что полный переход на замкнутый цикл, — это далекая перспектива, но что значит «далеко»? Вот 100 лет — это много или мало? Для человека много, для человечества – мало. То есть, на 100-150 лет урана для тепловых реакторов у нас хватает. И мы уже понимаем, как будет устроен замкнутый цикл: есть и реакторы, и технологии. Поэтому я думаю, что мы перейдем к замкнутому ядерному топливному циклу постепенно: начнем в этом столетии, а окончательно освоим — в следующем.

— Ну, если говорить о ближайшей перспективе, сейчас строится в Томской области экспериментальный энергоблок «Брест», правильно? Который, если не ошибаюсь, войдет в эксплуатацию уже в 30-м году, кажется?
— Даже чуть раньше.

— Даже чуть раньше. Какую часть потребностей в энергетике региона он сможет покрыть?
— Вот здесь я бы опытно-демонстрационный комплекс, который строится в Северске, в Томской области, не рассматривал как энергетику. Я бы рассматривал как полномасштабную демонстрацию возможностей замкнутого ядерного топливного цикла. То есть пристанционного замкнутого ядерного топливного цикла. Кроме реактора «Брест», уникального по своей технологии реактора, на территории этой площадки будет завод по фабрикации уникального нитридного топлива, и завод по переработке этого топлива. То есть, задача опытно-демонстрационного комплекса — это практическая демонстрация возможностей замкнутого ядерного топливного цикла с реактором на быстрых нейтронах. Это — первый шаг в устойчивую ядерную энергетику будущего. Я не знаю, каково энергопотребление Томской области, но, наверное, 300 мегаватт от реактора «Брест» — это для него незначительное количество. То есть, это процент, и процент значимый, но не 100%, и не 90%.

— Особенностью еще такой этого проекта является то, что он работает по принципу естественной безопасности, да? То есть, не требуется большое количество автоматики и систем урегулирования? Правильно, то есть, это удешевляет и упрощает такую АЭС?
— Действительно, в проект «Брест» заложены очень интересные принципы, один из которых — принцип пассивной безопасности. Это принцип говорящий, он защищает население от выбросов радиации при любом развитии аварийных процессов. Но все равно, конечно, и автоматика будет присутствовать, и экономика будет считаться. Ну, и делается попытка сделать вот весь этот комплекс экономичным и конкурентоспособным, как с тепловыми реакторами, так с любыми другими способами производства электроэнергии. С этой точки зрения это, действительно, такой глобальный шаг в будущее энергетики.

Потому что вот замкнутый ядерный топливный цикл еще имеет одну особенность, а именно — это работа с отходами, минимизация количества и опасности радиоактивных отходов перед их захоронением. Потому что все тяжелые атомы можно превратить в энергию. Включая трансурановые элементы — америций, кюрий, которые присутствуют в ОЯТ тепловых реакторов, их как-то надо выделять, трансмутировать, перерабатывать. Здесь этой проблемы практически нет: трансурановые элементы возвращаются в топливо быстрых реакторов, и там сгорают.

— Поговорим об экономике. Ведь замкнутый цикл — он дороже цикла открытого типа. Какие вот есть пути сейчас снижения стоимости технологии, или вообще сейчас в принципе об этом рано говорить?
— Я думаю, что сегодня об экономике думают и помнят. Говорить вот эту фразу, что замкнутый ядерный топливный цикл дороже открытого, я бы не стал. Потому что пока мы его не реализуем, говорить о стоимости рановато. Также, если говорить об открытом ядерном топливном цикле, то, действительно, есть проблема хранения и захоронения отработавших ТВС. Если реактор работает в открытом цикле, то ОТВС не перерабатываются, и их надо где-то захоранивать. А они, эти ОТВС, сохраняют свою опасность на период до 1 миллиона лет. И стоимость их захоронения очень сильно увеличивает стоимость электроэнергии. В замкнутом ядерном топливном цикле, так как мы перерабатываем ОТВС, эта проблема решается. И, конечно, сегодня экономические расчеты делаются с учетом — вот это правильно, наверное, для всех видов энергии — от строительства, даже проектирования, строительства, эксплуатации и вывода из эксплуатации. С решением всех задач, связанных с отходами. В этом смысле я надеюсь, что технологии замкнутого ядерного топливного цикла будут конкурентоспособными с другими способами производства электричества, которые есть на земле. И это наша цель.

— А как у нас сейчас в России утилизируют и хранят отходы?
— В России есть очень много программ по работе с отходами. У нас сегодня есть несколько программ по переработке отработавшего ядерного топлива, которые уже реализуются и на ПО Маяк, и на Горно-Химическом Комбинате. Также у нас уже вторая федеральная целевая программа обеспечения ядерно-радиационной безопасности, которая решает задачи наследия ядерных программ, задачи с разработкой технологий работы с различными видами отходов, и есть уже специальные площадки по захоронению радиоактивных отходов 4-го, 3-го класса компактно, на территориях вблизи с нашими комбинатами. То есть, это и на «Маяке», и на ГКХ, и в том же Сибирском химическом комбинате, где строится «Брест». То есть для РАО создаются специальные хранилища, где мы упаковываем, захораниваем, герметизируем контролируем отходы, и через какое-то время можем уже не следить за этим.

— Часто слышатся разговоры о том, насколько лет нам хватит нефти, газа под землей. А что с ураном для использования в реакторах?
— Это очень хороший вопрос, потому что если рассматривать запасы урана, то если считать только уран 235-й, который используется на реакторах на тепловых нейтронах, то это только 6% от всего запаса ископаемой энергии на Земле. Вот включая уголь, газ, нефть. Если же мы включаем замкнутый ядерный топливный цикл, то картинка переворачивается, и 85% — это уран. И только 15% — это уголь, газ, нефть. Поэтому, конечно, если рассматривать современные темпы потребления энергии и задуматься о газе, нефти, угле — то это, конечно, ограниченный срок. Потому что запасов, сегодня разведанных, которые могут быть освоены, хватит там ну, на 100 лет. Угля, может быть, подольше. Но, опять-таки, это цифры очень лукавые, потому что, действительно, когда я еще был студентом, мне говорили, что нефти хватит на 50 лет. И, конечно, сегодня тоже говорят там, правильно, 70 лет, я думаю, что эта цифра будет сдвигаться. Но уже были периоды в истории той же нефтяной отрасли, когда потребление в год превышало новые запасы, открытые в этом году. И это уже показывало финишную черту. Да, конечно, это стимулировало развитие новых месторождений, стимулировало технологии добычи трудноизвлекаемой нефти. Но при этом, конечно, нефть можно использовать по-другому, а если вспомнить еще и проблемы экологии, проблемы изменения климата, то, конечно, нам надо отказываться от органических видов топлива. И с этой точки зрения, глобально, атомная энергия должна прийти на помощь. И этим надо заниматься.

— Если мы не будем брать в расчет замкнутый ядерный цикл, что тогда может стать альтернативой урану? Торий?
— Использование тория возможно только вместе с ураном или плутонием по причине того, что его много, но у него нет делящихся изотопов. Торий может делиться лишь после того, как он захватит нейтрон и превратится в уран-233. Я думаю, что, конечно, использование тория – это одна из генеральных линий развития энергетики. Ториевые запасы еще больше увеличат топливную базу ядерной энергетики. Это может быть как раз и термоядерная технология в том или ином виде. Но, конечно, сегодня это все-таки будущее. Возобновляемые источники энергии я бы тоже не стал отбрасывать, но там тоже надо аккуратно считать и запасы материалов, которые необходимы, и те же проблемы утилизации, потому что широко анонсированные планы относительно уменьшения стоимости энергии на возобновляемых источниках пока не реализовались. И с этой точки зрения я бы рассматривал все-таки развитие всех технологий, вот, я люблю так говорить о «зеленом квадрате»: то есть — гидро, ветер, солнце и атом. Атом во всем его многообразии. Ну и мне хотелось бы верить, что атом займет достойное место в этом зеленом квадрате и поможет всем нам не иметь проблем с электричеством и не только. Но и с топливом, допустим, на основе водорода, и с высокотемпературным теплом, это умеют реакторы типа ВТГР, которые необходимы для химической промышленности, и мы сможем отказаться от выбросов СО2, которые на сегодня есть, или ограничить их на приемлемом уровне.

— Говоря о смежных областях, мы с вами буквально 10 минут назад обсуждали, какие побочные продукты дают исследования. Что вы можете об этом нам рассказать?
— Ну, я считаю, что ядерная технология, термоядерная технология — они ценны еще и тем, что это высокая инженерия, которая порождает очень много интересных побочных решений. Это и плазменный двигатель, и плазменная обработка материалов, и радиационное воздействие на продукты с изменением их свойств. И с этой точки зрения — ну, я вот всю жизнь в атомной отрасли и ядерных технологиях, и считаю, что чем больше молодых людей будет заниматься этим, тем лучше будет миру с точки зрения различных приложений. Потому что если вспоминать вот о том великом советском и не только ядерном проекте — то очень много приложений, включая лазерные технологии, включая бурное развитие математических методов супервычислений, это все — продукты ядерных и термоядерных исследований.

— Какие исследования и разработки сейчас находятся, скажем так, на острие науки?
— В области ядерных технологий?

— Да.
— Я считаю, что это, прежде всего, замкнутый ядерный топливный цикл, малая энергетика, потому что вот на мой взгляд, наш проект «Академик Ломоносов» — это первая ласточка, которая, позволит всем странам проанализировать и развить свои проекты, которых очень много. Это термоядерные исследования, которые тоже должны, наконец, ответить, можно ли получить энергию на термояде, и можно ли сделать демонстрационный ядерный реактор. Лазерные технологии, современное моделирование, квантовые технологии. Они, кстати, близки к нашим ядерным проектам, потому что это разборка на атомы и использование излучения атомов. Для различных приложений. Поэтому — есть чем заняться. Так же еще не следует забывать об еще одном большом направлении —бионаправлении, биотехнологиях, где мы тоже применяем различные источники, и нейтроны, и рентгеновское излучение, для анализа структуры, а анализ структуры помогает нам придумать новые лекарства, помогает нам разобраться в процессах, которые происходят в нашем организме, и это тоже очень важно.

— Какой прогноз вы могли бы дать развитию ядерной энергетики в контексте, скажем так, баланса будущего, то есть, чистого баланса?
— Честно говоря, делать прогнозы — дело неблагодарное, поэтому я хотел бы верить, что доля ядерной энергетики в общем объеме производства энергии должна возрастать. Потому что последние годы она, к сожалению, немножко уменьшается, но мне кажется, надо переломить эту траекторию и выйти, к 2050-му году хотя бы на 20% в общем производстве электроэнергии во всем мире. Это амбициозная задача, но я думаю, что она по силам человечеству. И главное – она полезна для человечества.

— Спасибо большое.